图2 晶振电路

2.1.2 复位电路的设计

复位功能就是在上电或复位过程中，使单片机程序和CPU中各个部件还原为初始态，并等待重启操作。

单片机的复位指令是经RST管脚触发的，当RST管脚接收一个高电平并持续2个机器周期，则系统将执行一次复位。复位电路和晶振时钟是配合工作的，只有晶振频率稳定后，单片机才会复位，复位过程会有一段时间的延迟来防止电路的触点颤动；复位电路支持着系统工作的可靠性，保证电路安全。如果没有复位电路，程序在运行过程中一旦出现了“死机”、“程序跑飞”等现象就无法及时停止和无法进行程序初始化。

复位电路由电解电容、电阻、按键组成按键复位。通电后，当手动按下复位键RST时，VCC与RST接通，电流可以直接通过RST端，此时RST将由低电平瞬间升高为高电平。由于单片机的RST端是高电平有效，当高电平信号在RST端持续0.2μs，系统就会发送一个复位指令。复位完成后，VCC与RST断开，通过电解电容链接，此时电解电容开始放电，为RST继续提供瞬间高电平信号，随着放电时间推移复位功能慢慢完成。在复杂电路设计中可以增加看门狗定时器，可以在程序跑飞时自动复位。复位电路图如图3所示。

图3 复位电路

2.2 寻迹模块电路设计

要实现自动寻迹，就必须使小车具有一定功能的视觉传感器来定位路径，从而使得小车会沿着定义路径行驶。

本设计选取三对RPR220作为寻迹扫描传感器的红外发射和接收；选取两个反向输出的LM393比较器来权衡电平；寻迹电路采用的红外一体管，在小车的前端安装了六个红外一体管,通过红外二极管发光器发出一个光信号，根据红外线在白色和黑色物质上有无反射回电信号和有无接收信号，来判断黑线轨道的位置，LM393比较器来判断反馈信号的高低电平来对单片机发送一个驱动指令通过事先编辑好的程序控制电机的运转[3]。经过分析,此模块可以准确的进行寻线功能。

2.2.1 光电传感器检测电路设计

本设计采用不调制的反射型红发射和接收器，利用RPR220光电传感器、LM393比对器、上下拉电阻构成检测黑线的电路。光电传感器原理图如图4所示。

图4 光电传感器原理图

2.2.2 寻迹过程

小车行驶过程是红外线不断打在地面上，不断有信号的发收相互交织，并经过驱动芯片不断的调整轨迹实现。

LM393是一个四位电压对比权衡芯片，其里面集成了四个分立的电压权衡比对器，且可以设定一个特有的标准电压，电压比对器的反相输入端通过电阻分压维持在1.6V，这个电压通常称为基准电压。

电路电压作为比对电压，设计中我们安装了比较器来调整这个标准比对电压，通过调整电路比对电压的大小可以控制红外扫描的精度。当有红外光打到黑线轨迹上，比对器会输出一个低脉冲，并相应给驱动芯片一个低电平，单片机控制小车继续前进。反之，当红外光线打到其他非黑色轨道上时，比对器会输出一个高脉冲，并相应给驱动芯片一个高电平，单片机控制小车改变方向。

这个高低电平信号会被链接的单片机接收，同时单片机I/O端产生高低电平。单片机会根据反馈的电平信号来控制直流电机的转动状态，从而实现寻迹功能[4]。

2.2.3 避障过程

在小车的车头安装一对红外一体管作为避障探头，类似于寻迹原理，采用RPR220芯片可反射型红外对管，利用发射和接收来传送电信号给单片机，继续采用LM393比对器作为电平权衡电路[5]。小车前进过程中，当前方有阻挡物时，此时发射器发出的红外管会打到这个物体上并返回光信号；比对器内部发收管接通，LM393比对器的输出端就会输出一个高电平，高电平传送到单片机来控制小车状态，相反没有阻挡物物时，接收管截止，比对器输出低电平，持续继续运动。